给排水设计说明

摘要 该工程设计为湖北某城市供水水工程。近期供水量为，远期为。要求根据所给资料进行给水工艺设计和单体构筑物设计计算，包括取水构筑物设计、净水厂设计、工程概算和制水成本计算，主要是是给水处理厂的设计。该厂的水源为地表水，水质良好。原水水质其中的一些常规的检测项目符合生活饮用水水质卫生规范的要求，需要处理的为水源的浊度、残渣及细菌的灭活。由于水源没有受到污染无需预处理及深度处理，则该水厂的处理工艺流程为常规处理。具体工艺流程为水源一级泵房混合栅条絮凝池+斜管沉淀池普通快滤池清水池吸水井二级泵房市政管网。厂区建设投资为1.5亿，制水成本为0.624元每吨。关键字：给水处理厂 管网 工程设计 AbstractThe project is designed to supply a city of Hubei Water Project. Recent supply water is 100,000m/d, long-term is 15,0000m/d。 According to the information required to carry out water and monomer structures design process design calculations, including the intake structure design, water purification plant design, engineering and manufacturing of water costing estimates, mainly is for water treatment design plant. The plants water source is surface water, water quality is good. Some of the raw water quality testing project conforms to the conventional drinking water health standards requirement, need to be addressed for the inactivation of water turbidity, residues and bacteria. Since the water is not contaminated and depth of treatment without pretreatment, the water treatment process for the conventional treatment.Water purification plants adopts technological is as follows :Water Resource primary water pumping station assigned wells grid flocculating tank+ tube settlerconventional filter storage pool water well secondary water pumping stationsystem。Plant construction investment is 150 million, the cost of water is 0.624 yuan per ton.Keywords : Water supply engineering; Water intake structures; Waterworks.前言水是生命之源、生活之本、生命之根、生物之灵、生态之魂，为人类乃至一切生命赖以生存的基本物资，也是人类生活及社会生产不可缺少的资源物资。 近年来随着社会经济的发展和繁荣，城市建筑突飞猛进、城市面貌日新月异，城市居民生活水平大幅提高。但是，该城市用水条件较落后，难以适应城市日益发展的需要。水的问题已经成为严重制约该市持续健康发展和对外开放的重要因素。因此，新建供水工程十分及时和必要的。从该市总体布局和城市建设现状分析，目前已具备了建设该规模的某个供水工程的条件：从长远看，也符合经济发展的要求，供水工程工程建成投产后，将彻底解决该市用水的问题，改变其落后的与当地经济发展极不相适应的用水面貌，缓解城市用水紧张，促进水资源的合理开发利用和保护，满足当地目前和今后一个时期的用水需求，其社会效益、环境效益和国民经济效益是相当明显的。毕业设计是本科生教学环节中重要的一环，其主要设计范围包括：取水，输配水，水厂，二级泵站和取水造价概算、制水成本。同时要充分考虑经济效益，对多种方案进行比较，最终采用最优的方案。设计过程中根据处理水的水质要求和水质情况，采用常规处理工艺，严格根据设计手册中的相关规范来进行。处理后的水经过消毒处理，供用户使用。目录摘要1Abstract1第一章 设计说明书11.1 设计原始资料11.1.1 城市概述11.1.2 自然条件11.1.3 水源状况11.1.4 水质监测结果11.2 设计依据规范21.3 设计任务21.4 设计成果31.5 水厂工艺的选择41.5.1 絮凝池的选择41.5.2 沉淀池的选择51.5.3 过滤池的选择61.5.4 消毒工艺的选择61.6 水厂工艺流程的确定71.7 构筑物设计说明81.7.1 取水泵房81.7.2 加药间81.7.3 管式混合器91.7.4 网格絮凝池91.7.4 斜管沉淀池91.7.5 普通快滤池101.7.6 清水池111.7.7 加氯间111.7.8 送水泵房121.8 构筑物高程说明121.8.1 取水泵房121.8.2 配水井121.8.3 网格絮凝池121.8.4 斜管沉淀池121.8.4 普通快滤池121.8.6 清水池121.8.7 吸水井131.8.8 二级泵房131.9 水厂预算及运行成本说明13第二章 设计计算书132.1 取水构筑物的设计132.1.1 设计取水量132.1.2 格栅面积132.1.3 平板格网面积142.2 取水泵房设计142.2.1 进水间和吸水室设计142.2.2 泵的设计152.3 混凝剂投加系统计算192.3.1 溶液池容积192.3.2 溶解池192.3.4 搅拌设备192.3.5 加药间及药库192.4 管式混合器202.5 网格絮凝池212.6 斜管沉淀池242.6.1 斜管长度242.6.2 池子高度242.6.3 集水系统252.6.4 沉淀池排泥252.7 普通快滤池262.7.1 滤池高度262.7.2 配水系统272.7.3 孔眼布置272.7.4 洗砂排水槽282.7.5 滤池反冲洗292.7.6 管渠计算302.8 清水池计算312.8.1 清水池平面尺寸312.8.2 清水池进水管312.8.3 清水池出水管312.8.4 清水池溢流管312.8.5 清水池排水管312.8.6 通气孔计检修孔322.8.7 导流墙322.8.8 覆土厚度322.9 加氯间计算322.9.1 加氯量322.9.2 储氯量322.9.3 加氯设备332.10 送水泵房332.10.1 附属设备的选择332.10.2 泵房平面尺寸342.11 构筑物高程计算342.11.1 清水池342.11.2 吸水间342.11.3 快滤池342.11.4 沉淀池352.11.5 絮凝池352.11.6 配水井352.12 工程概预算362.12.1 工程建设费用362.12.2 制水成本36致谢40参考文献41 第一章 设计说明书1.1 设计原始资料1.1.1 城市概述该市属于鄂中地区，汉江之滨。东经1115111329，北纬30323136。处荆山向江汉平原过渡地带。西北和中部为低山丘陵，海拔多在200500米；东部和南部为平原湖区，地面高程多在3050米。河流东部为汉江及其支流；西北部属漳河水系，均南入漳河水库；南部属长湖水系，均南入长湖。由于经济发展的需要，计划在该市某区新建一自来水厂，该区近期规划产水能力10万吨/天，远期规划15万吨/天。1.1.2 自然条件 地理位置：东经1115111329，北纬30323136地形地貌：西北和中部为低山丘陵，东部和南部为平原湖区，湖区标高为43米。气温：历年最高气温 38C 历年最低气温 -5.1C 年平均气温 16.9C 气候： 属北亚热带湿润季风型 风向： 常年主导风向为N 降雨量： 年平均降水量975.1mm。 土壤承载力： 2.4 kg/cm，浅层地下水离地面 1.6米。1.1.3 水源状况 河流概述：水源水量丰富，水质符合国家规定的饮用水源水质标准，因河道航运繁忙，取水构筑物不得影响航运。 河流流量：最大流量4500 m/s，最小流量1500 m/s。 河水最大流速：4.5m/s。河水位：最高水位42.5m，警戒水位41.8米，常水位37.5m，最低水位33m。1.1.4 水质监测结果编号项目单位分 析 结 果生活饮用水卫生标准（GB5749-2006）最高最低月平均最高月平均最 低1硝酸盐mg/L2102臭和味少 许无异臭、无异味3色 度10154浑浊度毫克/升8305040012015PH7.86.57.56.76.5PH8.56总硬度mg/L260202101404507细菌总数个/毫升100001008总大肠菌群个/升100不得检出9肉眼可见物少许无10其他指标合格1.2 设计依据规范 地表水环境质量标准（GB3838-2002） 生活饮用水水源水质标准（CJ3020-1993） 生活饮用水卫生标准（GB5749-2006） 室外给水设计规范（GB50013-2006） 城镇给水厂附属建筑和附属设备设计标准（CJJ41-91） 城市给水工程项目建设标准（1994年） 城镇供水厂运行、维护及安全技术规程（CJJ58-2007） 给水排水工程管道结构设计规范（GB50332-2002） 室外给水排水和燃气热力工程抗震设计规范（GB50032-2003） 给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程（CECS138：2002） 给水排水工程构筑物设计规范（GB50069-2002） 给水排水工程管道结构设计规范（GB50332-2002） 1.3 设计任务 （1）进行调查研究或收集资料，翻译相关外文资料，写出开题报告（含文献综述）。（2）根据取水河床断面水位，设计吸水井和一级泵房。（3）根据所给水质情况，进行工艺比选，确定处理工艺流程。（4）根据混凝实验结果选用混凝剂并决定其投量（也可参考设计手册比照相似情况选用），设计计算溶药池、溶液池的溶积、设计投药系统及药库并进行相应的平面布置。（5）设计计算混合池（混合器）、絮凝池、沉淀池（或澄清池），并在设计说明书中绘出它们的工艺流程图（单线图）。（6）设计计算滤池（包括根据筛分资料，将滤料改组成所需=0.50mm, =1.8或室外给水设计规范的要求）。（7）设计计算加氯间、氯库。清水池的容积按最高日用水量15%计算。（8）水厂平面图的布置，设计计算各构筑物之间的联接管道（包括水头损失值）及高程图的设计。（9）绘出水厂平面布置和高程布置图。（10）水厂的工程概预算及经营成本分析。（11）设计说明书与计算书的编制。1.4 设计成果外文翻译 1开题报告 1中英文摘要 1设计说明书 1设计计算书 1设计图纸 6张提交的所有设计成果均应符合黄石理工学院毕业设计（论文）的规范要求和国家有关规范要求。1.5 水厂工艺的选择1.5.1 絮凝池的选择 絮凝池形式的选择和絮凝时间的采用，应根据原水水质情况和相似条件下的运行经验或通过试验确定。1）隔板式絮凝池 a往复式隔板絮凝池 优点：絮凝效果好，构造简单，施工方便 缺点：容积较大，水头损失较大，转折处矾花易破碎 使用条件：水量大于30000m/d的水厂，水量变动小者b回转式隔板絮凝池优点：絮凝效果好，水头损失小，构造简单，管理方便缺点：出水流量不易分配均与，出口容易积泥使用条件：水量大于30000m/d的水厂，水量变动小者，改建和扩建旧池时2）折板絮凝池 优点：絮凝效果好，絮凝时间短，容积较小 缺点：构造较隔板絮凝池复杂，造价较高 适用条件：流量变化较小的中小型水厂3）旋转式絮凝池 优点：容积较小，水头损失小 缺点：池子较深，地下水位高处施工较复杂，絮凝效果差 使用条件：一般适用于中小型水厂4）涡流式絮凝池优点：絮凝时间短，容积小，造价价低缺点：池子较深，锥底的施工较困难，絮凝效果差适用条件：中小型水厂5）机械絮凝池优点：絮凝效果好，水头损失小，可适应水质、水量的变化缺点：需机械设备和经常维修适用条件：大小水量均适用，并能适应水量变化加大者6） 网格，栅条絮凝池优点：絮凝效果好，水头损失小，絮凝时间短缺点：末端池底易积泥综上所述，由于水厂水量变化不大，故采用网格絮凝池。1.5.2 沉淀池的选择 （1） 沉淀池型选择1） 平流式沉淀池优点：造价较低，操作管理方便；对原水浊度适应性强，处理效果稳定，采用机械排泥设施时，排泥效果好缺点：采用机械排泥设施时，需要维护机械排泥设备；占地面积大，水力排泥时，排泥困难适用条件：一般适用于大中型水厂2）斜管（板）沉淀池优点：沉淀效率高，池体体积小，占地小缺点：斜管（板）耗材多，对原水浊度适应范围较小适应条件：大、中、小型水厂（2） 排泥方法1）多斗底重力排泥优点：劳动强度较小，排泥历时较短；耗水量比人工排泥少；排泥时可不停水缺点：池底结构复杂，施工较困难；排泥不彻底适用条件：原水浊度不高；地下水位较低；一般适用于中小型水厂2）人工排泥优点：池底结构简单，不需要其他设备；造价低缺点：劳动强度大，排泥历时长；耗水量大；排泥时需排水适用条件：原水终年很清，每年排泥次数不多；一般适用于小型水厂3） 穿孔管排泥优点：劳动强度小，排泥历时较短；耗水量少；排泥时不停水；池底结构较简单缺点：孔眼易堵塞，排泥效果不稳定；检修不便；由于本厂采用网格絮凝池，一般与斜管沉淀池连用，所以本厂采用斜管沉淀池。斜管沉淀池和网格絮凝池一般采用穿孔管排泥。1.5.3 过滤池的选择 工生活饮用水的滤池出水水质经消毒后应符合现行生活饮用水卫生标准的要求：滤池形式的选择，应根据原水水质、生产能力和工艺流程的高程布置等因素，结合当地条件，通过技术经济比较确定。1）普通快滤池 优点：运行管理可靠，单池面积大；池深较浅缺点：闸阀较多；一般为大阻力冲洗，需专设冲洗设备适用条件：适用于大中型水厂2） 虹吸滤池 优点：不需大型闸阀；无需冲洗水塔或冲洗泵；易实现自动控制 缺点：小阻力冲洗，单池面积不能太大；池深较大，结构较复杂 适用条件：适用于中型水厂，单池面积不宜大于25-30 3）V型滤池 优点：冲洗效果好；冲洗水量少，耗能低 缺点：设备较多，当未采用自动控制时，操作较复杂 适用条件：适用于大中型水厂4）移动罩滤池优点：造价低，不需要大型阀门设备，池深浅，结构简单；自动连续运行，不需冲洗设备；占地少，节能 缺点：减速过滤，需要移动冲洗设备，罩体与隔墙间密封技术要求高 适应条件：适用于大中型水厂 5）双阀滤池 优点：材料易得，价格低，大阻力配水系统，单池面积可大 缺点：必须有全套冲洗设备，增加形成虹吸的抽气设备 适用条件：适用于中型水厂综上所述，普通快滤池适用范围广且运营经验丰富，出水水质好，运行可靠稳妥，本设计采用普通快滤池1.5.4 消毒工艺的选择 1）液氯消毒 优点：经济有效，使用方便，PH值越低消毒作用越强，在管网内有持续消毒杀菌作用缺点：氯和有机物反应可生成对身体有害的物质2） 漂白粉消毒优点：持续消毒杀菌缺点：漂白粉不稳定，有效氯的含量只有其20%-25%3） 二氧化氯消毒优点：对细菌、病毒等有很强的灭火能力，能有效地去除或降低水的色、臭及铁锰、酚等物质缺点：ClO2本身和其副产物ClO-2对人体红细胞有害4） 臭氧消毒优点：杀菌能力很强，消毒速度快，效率高，不影响水的物理化学性质；操作简单，管理方便缺点：不能解决管网在污染的问题；成本高综合上述优缺点，鉴于液氯消毒是目前使用最广泛，经济有效，使用方便，所以本设计采用液氯消毒。1.6 水厂工艺流程的确定取水泵站混凝剂管式静态混合栅条絮凝池斜管沉淀池普通快滤池加氯消毒清水池二级泵站管网1.7 构筑物设计说明1.7.1 取水泵房取水头部选用喇叭口型取水头部。集水间宽4m，长为18m，分为3间，中间用连通管管连接。吸水间宽为4m，长为18m。近期选用20SA-14型泵（Q=0.6m/s，H=32m，N=214KW，H=6.6m），两用一备，远期增加一台同型号泵，三用一备。根据20SA-14型泵的要求选用Y560-2型三相异步电动机（315KW，10KV，IPW23自然通风冷却式）。泵机组的安装尺寸为排水泵选用IS65-50-160A型离心泵（Q=15-28m/h，H=22-27m，N=3KW）两台，一用一备，电机选用Y100L-2型。选用两台T35-11型轴流风机（叶轮直径700mm，转速960r/min，叶片角度15，风量10127m/h，风压90Pa），风机的配用电机为YSF-8026型，N=0.37KW。选用双梁桥式吊车（定制，跨度12m，起重量6kg），CD-6电动葫芦（起吊高度16m）。泵房长18m，宽10m，吸水间和集水井分别宽4m，长度和泵房一样，泵房筒体高度为13.52m，吊车底板距操作平台的距离为5.5m，吊车平台距泵房顶部的高度为3m。1.7.2 加药间1）加药量本厂絮凝剂为PAC，投加量为21mg/L,2) 溶液池 设计中混凝剂的浓度15%，单个溶液池的有效容积为4 m，溶液池采用钢混结构，单池尺寸为LBH=2m2m1.5m，包括保护高0.3m，沉渣高度0.2m。池旁设有工作台，宽1m，溶液池底坡度为0.02.底部设有DN100的放空管每池一根，为PVC管，池内壁用环氧树脂进行防腐处理。沿池面设稀释用给水管DN80一条，在三个池内分设阀门。3) 溶解池溶解池的有效容积1.35m，溶解池采用钢筋混凝土结构，单池尺寸1.5m1m1.3m，高度中含保护高度0.3m，底部沉渣0.2m。溶解池采用钢筋混凝土结构，池底坡度为0.02，底部设有DN100PVC排渣管，池内壁用环氧树脂进行防腐处理。给水管为DN50PVC管。4） 搅拌设备溶解池采用压缩空气搅拌，空气供给强度为10L/(sm），则选用V-0.67/7型空气压缩机（排气量0.67m/min，排气压力0.7MPa，转速990r/min），配用电机为Y132S-2型，功率为7.5KW。5） 加药间及药库加药间各种管线布置在管沟内：给水管采用镀锌钢管、加药管采用塑料管、排渣管为PVC管。加药间内设二处冲洗地坪用水龙头DN25mm。为便于冲洗集流，地坪坡度为0.005 ，并坡向集水坑。药剂的最大投加量的30天的用量储存。药品堆放高度按2m计，则所需面积67.5，平面尺寸取：10m10m。考虑到远期发展，药库同样取两间，一用一备。1.7.3 管式混合器管式混合器直径为1100mm，长度为3.63m，混合单元个数为3个，混合时间为2.88m。1.7.4 网格絮凝池栅条絮凝池近期m3/d时共设四座，远期增设两座，絮凝池前设置管式静态混合器，单池处理能力为25000m3/d。（1）池体尺寸絮凝池有24个网格，单个网格面积A=2.56m2，单个网格尺寸为1.6m1.6m，絮凝池的平面尺寸：LB =11m7.4m，絮凝池的有效水深为3.0m, 超高0.45m，设泥斗及快开排泥阀排泥，泥斗高0.65m，池体的总高H=4.1m。进水管直径为800mm，每个絮凝池底设DN200mm的穿孔排泥管4根，坡度为0.01。（2）池中停留时间第一段停留时间为303s，第二停留时间为101s，第三段停留时间202s。1.7.4 斜管沉淀池 斜管沉淀池与网格絮凝池合建，分为3个系列，每个系列1组。近期每两个絮凝池与一个沉淀池合建，每组处理水量。清水区上升流速为v=2.5mm/s，采用塑料片热压六边形蜂窝管，管厚0.4mm，边距d=30mm，水平倾角，颗粒沉降速度为0.35mm/s.斜管沉淀池尺寸为22m12m，斜管长度为1000mm，采用保护超高0.3m，清水区1.2m，布水区1.2m，穿孔排泥斗槽高0.8m，斜管区高度为0.87m。沉淀池配水渠宽1m，深度为3.57m，配水孔尺寸为20cm20cm，分布在布水区1.2m内，分为4层，每层38个。每个沉淀池有10个集水槽，两个槽中心间距为2.16m，集水槽高度为0.5m，上面通过三角堰集水，每个集水槽上有90个三角堰，一边45个，三角堰间距为0.25m。集水渠宽为1m，深为4.37m，沉淀池到滤池的出水管道直径为800mm。每个沉淀池设有6根穿孔排泥管，排泥管的直径为200mm，沉淀池边上有1m宽的排泥槽，排泥槽长度为20m。沉淀池沉淀时间为5.77min。1.7.5 普通快滤池 （1）池体尺寸设计两组过滤池，每组池的设计流量m3/d，滤池的总面积为220.59m2，每组滤池分为6个单池，单池面积36m2，单池面积尺寸为LB=6m6 m，承托层高度0.4m，滤层厚度1.7m，超高0.3m，滤池总高度为3.1m。 （2）配水系统单池的反冲洗强度取12L/(sm2),反冲洗量为432L/s，配水主干管直径为700mm，配水支管直径为90mm，单池配水支管数为48根，长度为2.65m，每根支管上的孔眼数为24个，两个孔眼之间的间距为0.22m，支管上孔眼布置成两排，与垂线成45夹角，向下交错排布。（3）洗砂排水槽单池每侧排水槽数为3条，其长度为6m，宽度为0.5m，深度为0.625m，洗砂排水槽距沙面高度为1.065m，排水槽总面积为9.0m2.（4）反冲洗系统 滤池反冲洗用水量为155.52m，高位水箱容积为233.28m，冲洗水箱高度为6m。（5） 滤池出水管滤池进水管管径为800mm，配水渠宽度为0.8m，深度为0.9m，单滤池清水管管径为500mm，反冲洗水管管径为700mm。1.7.6 清水池近期清水池设两座，远期设三座，每座清水池的面积为1875m。（1）清水池尺寸清水池的有效水深取4.0m，每座清水池的平面尺寸：LB=60m32m，清水池的有效容积为7680 m3，清水池超高取0.5m，总高4.5m。清水池上有1m高的覆土。（2）清水池进水管每座清水池设一根进水管，管径DN800，管内流速为1.2 m/s。（3）清水池出水管出水管管径为1000mm，管中流速为1.06m/s。（4） 溢流管溢流管管径为800mm，在溢流管中设喇叭口，管上不设阀门。出口设置网罩，防止虫类进入池内。(5) 排空管清水池内的水在检修时需要放空，因此应设排空管。排空管的管径按2h内将池水放空计算。排空管直径为1200mm。（6）通气管每座清水池设通气孔15个，分5排布置，每排3个，通气管管径为DN200，通气管伸出地面高低错落，便于空气流通。检修孔设4个，池的进水管、出水管、溢流管及排水管附近个设置一个。孔直径为1600毫米，孔顶设防雨盖板。(7) 导流墙池内设置导流墙的目的是为了避免池内水的短流和满足加氯后的接触时间的需要。每座清水池设置9座导流墙，每座之间隔6m，隔离墙长30.1m,交错排列。在导流墙底部每隔0.1m离设置流水孔，流水孔底部与池底相平，孔高150mm，宽200mm。1.7.7 加氯间加氯量为1.0mg/L，近期加氯量为4.375kg/h，远期加氯量为5.5625kg/h，采用30天的储氯量，使用14个直径为600mm高为1800mm的钢瓶储氯。本设计采用ZJ-型加氯机。选用三台（2 用1 备），每台加氯机的加氯量为2-10kg/h。加氯机外形尺寸为BH=330mm370mm,安装高度在地面以上1.5m,三台加氯机的净间距为0.8m。加氯间尺寸为6m3m，氯库尺寸为11m8m。每个氯瓶间隔1m，一排7个，两排之间间隔2m。1.7.8 送水泵房选用水泵型号为24SA10B，特性参数为Q=856.7L/s，扬程H=57.8m，气蚀余量为7.3m，选用3台水泵，两用1备，远期选用4台水泵，3用1备。配套电机选用JSQ1510-6，功率为850kw。最大起重量为电机JSQ1510-6的重量W=4500kg，最大起吊高度为8+2=10m(其中2.00m是考虑操作平台上汽车的高度)。为此，选用吊车CDI5-12D（起重量为5t，双梁，起吊高度12m）。选用QX5-10-030型离心泵（Q=5m/h，H=10m，一用一备）作为泵房排水设备。泵房尺寸为30m10m，高度为14m。1.8 构筑物高程说明1.8.1 取水泵房 集水间地面高程为32.280m，水面高程为32.930m，顶部高程为43.500m。吸水间地面高程为32.280m，水面高程为32.780m，顶部高程为43.500m。泵房地面高程为32.280m，操作平台为43.500m，吊车底部标高为49.000m，吊车顶部高程为51.000m，泵房顶部高程为54.200m1.8.2 配水井配水井底标高为42.011m，水面标高为47.011m，顶部标高为48.011m1.8.3 网格絮凝池网格絮凝池底标高为42.465m，水面标高为46.115m，顶部标高为46.565m。1.8.4 斜管沉淀池斜管沉淀池底标高为41.767m，水面标高为45.837m，顶部标高为46.137m。1.8.4 普通快滤池普通快滤池池底标高为42.484m，水面标高为45.284m，顶部标高为45.584m。1.8.6 清水池清水池底标高为39.000m，水面标高为43.000m，池顶标高为44.500m。1.8.7 吸水井吸水井底标高为36.660m，水面标高为42.660m，顶部标高为43.660m。1.8.8 二级泵房二级泵房地面标高为36.660m，操作平台标高为43.000m，吊车底部标高为46.660m，泵房顶标高为50.660m。1.9 水厂预算及运行成本说明 水厂建设投资为15000万元，制水成本为0.624元/m 第二章 设计计算书2.1 取水构筑物的设计2.1.1 设计取水量 水厂自用水量为5%，则设计取水量为 2.1.2 格栅面积 式中 Q设计流量（m/s） v过栅允许流速（m/s) 取0.6m/s K堵塞系数，采用0.75 K栅条引起的面积减小系数 其中 b栅条间净距（mm）取40mm S栅条厚度（mm）取10mm 使用3根长200m的DN1000自流管从水源进水，则每个进水口的格栅面积为 格栅面尺寸为通过格栅的水头损失为0.07m2.1.3 平板格网面积 式中Q设计流量 v过网流速（m/s) 取0.4m/s K网丝引起的面积减小系数 其中 b网眼尺寸（mm）取5mm D网丝直径（mm）取2mm 则 K格网堵塞面积减小系数，为0.5 收缩系数，采用0.7 设4个格网，则每个格网的面积为 进水口尺寸为 格网平面尺寸为水流通过格网的水头损失为0.15m2.2 取水泵房设计2.2.1 进水间和吸水室设计 （1）进水间地面标高=河流最高水位+浪高+0.5m=42.5+0.5+0.5m=43.5m （2）进水间最低水位标高=河流最低水位-水流经过格栅的水头损失 =33-0.07m=32.93m （3）吸水室最低水位标高=进水间最低水位标高-水流经过格网的水头损失=32.93-0.15m=32.78m （4）进水间和吸水室地下地面标高=吸水室最低水位-进水部分高-0.25m-0.25m=32.78-2-0.25-0.25m=30.28m （5）进水间和吸水室平面尺寸 进水间分为3格，相邻两格间有联通管和阀门，定期放空，人工清理淤泥。 单格进水间 进水间和吸水室间壁厚0.4m 进水间和吸水室总尺寸为（不考虑墙厚），2.2.2 泵的设计 1）泵所需的静扬程H 枯水位时 洪水位时 用2条长200m的DN80010钢管并联做为原水输水干管，一条检修时，另一条应通过75%的水量，则，查水力计算表可知，管内流速为，1000i=10.5，输水干管中的水头损失（式中1.1为包括局部水头损失的加大系数），泵站内的水头损失估计为2m，安全水头为2m，则 2）泵的设计扬程枯水位洪水位 近期选用20SA-14型泵（Q=0.6m/s，H=32m，N=214KW，H=6.6m），两用一备，远期增加一台同型号泵，三用一备。根据20SA-14型泵的要求选用Y560-2型三相异步电动机（315KW，10KV，IPW23自然通风冷却式）。泵机组的安装尺寸为 机组总重量为基础深度 式中 L基础长度，为2.4m B基础宽度，为1.45m 基础材料容重，为23520N/m ，基础实际为3.25m。每台泵有单独的吸水管和压水管吸水管采用DN6008钢管，则，压水管采用DN6008钢管，则， 3）机组与管道布置 泵房平面图如图所示，每台泵有单独的吸水管和压水管。压水管引出泵房后，两根压水管连接起来。水泵出水管上舍友手动蝶阀。两根输水干管用DN120蝶阀连接起来，每条输水管上个设切换用的蝶阀一个。吸水管路与压水管路中的水头损失计算选取一条最不利的路线图1 路线吸水管路中水头损失 式中 吸水管进水口局部阻力系数，为0.75 DN600闸阀局部阻力系数，按开启度考虑，为0.15 偏心渐缩管DN，为0.18故压水管路水头损失 式中 DN渐放管，为0.11 DN600液控蝶阀，为0.15 DN600钢制90弯头，为1.10 DN600钢制90弯头，为1.10 DN600十字管，为3（丁字管系数的2倍） DN扩大管，为0.3（=30，D/d=1.3） DN800钢制正三通，为1.5 DN800蝶阀，为0.15从泵吸水口到切换阀间的全部水头损失为泵的实际扬程为枯水位时洪水位时由此可见，初选的泵机组符合要求。 4）泵安装高度的确定和泵房高度的计算 为了便于用沉井法施工，讲泵房机器间底板放在与吸水间底板同一高度处。因泵为自灌式工作，所以泵的安装高度小于其允许吸上真空高度，无需计算。已知吸水间最低动水位标高为32.78m，为保证吸水管的正常吸水，取水管的中心标高为30.88m（吸水管上沿的淹没深度为32.78-（D/2)-30.88=1.5m）；取水管下沿距吸水间底板0.5m，吸水间底板标高为30.88-（D/2)-0.5=29.98m。洪水位标高为42.50m，考虑1m浪高，则操作平台标高为42.5+1=43.5m。所以泵房高度为43.5-29.98=13.52m。 5）附属设施的选择 A 起重设备 最大起重量为Y560-2型电动机，重量为4000kg最大起吊高度为13.52+2=15.52m（2m为考虑到操作平台汽车的高度）。因此，选用双梁桥式吊车（跨度12m，起重量6kg），CD-6电动葫芦（起吊高度16m）。 B 引水设备 泵系自灌式工作，不需要引水设备。 C 排水设备 由于泵房较深，所以采用电动泵排水。沿泵房内壁设排水沟，将水汇集之后用泵送到吸水室。泵房排水量按20-40m/h考虑，排水泵静扬程按17.5m计，水头损失预估为5m，所以总扬程在17.5+5=22.5m左右，选用IS65-50-160A型离心泵（Q=15-28m/h，H=22-27m，N=3KW）两台，一用一备，电机选用Y100L-2型。 D 通风设备 选用两台T35-11型轴流风机（叶轮直径700mm，转速960r/min，叶片角度15，风量10127m/h，风压90Pa），风机的配用电机为YSF-8026型，N=0.37KW。 E 计量设备 在送水泵站内安装电磁流量计统一计量，在此不安装。 6）泵房建筑高度的确定 泵房筒体的高度为13.52m。考虑到采光、通风等的要求，吊车底板距操作平台的距离为5.5m，吊车平台距泵房顶部的高度为3m。操作平台距泵房顶部的高度为10.5m。 7）泵房平面尺寸的确定 由于建矩形泵房，根据各种配件及泵的尺寸得出，泵房长度为18m，宽度为10m。2.3 混凝剂投加系统计算 本厂采用湿法投加，采用3个溶液池，使用聚合氯化铝（PAC）为混凝剂。最大投加量为21mg/L。2.3.1 溶液池容积式中 Q处理水量,自用5%的水量 u混凝剂最大投加量，为21mg/L b溶液浓度（%），为15% n每日调制次数，为2次溶液池采用钢混结构,单池尺寸为，高度中包括超高0.3m，沉渣高度0.2m。溶液池的有效容积为，符合要求。池旁设有工作台，宽1m，溶液池底坡度为0.02.底部设有DN100的放空管每池一根，为PVC管，池内壁用环氧树脂进行防腐处理。沿池面设稀释用给水管DN80一条，在三个池内分设阀门。2.3.2 溶解池溶解池容积，设计中采用，溶解池尺寸，高度中包括0.3m超高，0.2m沉渣高度。设置两个溶解池，一用一备。溶解池有效容积，符合要求。溶解池采用钢筋混凝土结构，池底坡度为0.02，底部设有DN100PVC排渣管，池内壁用环氧树脂进行防腐处理。给水管为DN50PVC管。2.3.4 搅拌设备溶液池采用机械搅拌，配用电机为Y132S-2型，功率为7.5KW。2.3.5 加药间及药库加药间各种管线布置在管沟内，给水管用镀锌钢管，加药管和排渣管用PVC管。加药间设两处冲洗地坪用的DN25水龙头。地坪坡度为0.005，坡向集水坑。混凝剂为聚合氯化铝，每袋质量为25kg，每袋体积为，药剂储存期为30天，药剂堆放高度为2m。PAC质量式中 u混凝剂投加量，为21mg/L Q水厂设计流量，近期为，水厂自用水量为5%所需PAC的带数为带，取用2700带。PAC有效堆放面积式中 N药剂带数 V每袋药剂的体积 H药剂堆放高度 e孔隙率，取用e=0.2采用，考虑到远期发展，药库修建2间，一用一备。图2 加药间2.4 管式混合器混合器设在絮凝管进水管中，近期流量为，设计流速为1.2m/s，管径为，采用DN1100，实际流速为，混合单元个数为，则N取N=3。那么混合器的长度为，混合时间为，混合器水头损失为水温为20C时，校核GT值，（7001000），(2000，符合水力条件）。远期时流量为，实际流速为。混合时间，水头损失为。水温20C时校核GT值（7001000）GT=20381.88=3831（2000，符合水力条件）。图3 管式混合器2.5 网格絮凝池水厂设计流量为m/d=1.823m/s，分为3系列，每个系列2组，则每组设计流量为1.8236=0.304m/s絮凝时间为10min，则絮凝池有效容积为设平均水深为3.0m，则池的面积为竖井流速取为0.12m/s，则单格面积为设为正方形格子，边长采用1.6m，因此每格面积为2.56m，则分格数为，为配合沉淀池的尺寸，采用24格。实际絮凝时间为池的平均有效水深为3.0m，取超高0.45m，泥斗深度0.65m，得池的总高度为取絮凝池的格墙宽为0.2m，单组絮凝池长为1.66+0.27=11m，宽为1.64+0.25=7.4m。进水管管径的确定：Q=0.6076m/s，取流速为v=1.0m/s，则管径，采用DN800钢管。为避免反应池底部积泥，影响水处理效果，在每个反应池底部设DN200穿孔排泥管，坡度采用0.01。过洞流速按进口0.3m/s递减到0.1m/s，计算得各个过水孔洞的尺寸见表1表1 网格絮凝池计算表格编号流速(m/s)孔洞高（m)孔洞宽（m）10.30.631.620.30.631.630.280.681.640.280.681.650.260.731.660.260.731.670.240.791.680.240.791.690.220.861.6100.220.861.6110.200.951.6120.200.951.6130.181.051.6140.181.051.6150.161.191.6160.161.191.6170.141.361.6180.141.361.6190.121.581.6200.121.581.6210.11.901.6内部水头损失计算112格为前段，其竖井之间孔洞流速为0.200.30m/s,1316为中段，其竖井间孔洞流速为0.150.20m/s，1721为后段，其竖井之间孔洞流速为0.10.15m/s。1）前段网格的孔眼尺寸为80mm80mm，净空断面，每个网格的孔眼数为个。前段共设网格18个，前段网格水头损失为，其中为网格阻力系数，取1.0，则，前段孔洞水头损失为，其中为孔洞阻力系数，取3.0，则2） 中段网格的孔眼尺寸为100mm100mm，=0.23m/s，净空断面，每个网格孔眼数为，中段共设8个网格，则中段网格水头损失为，中段孔洞的水头损失为3） 后段不设网格，孔洞水头损失为絮凝池的总水头损失为水力校核T=20C时，前段 停留时间 中段 停留时间后段 停留时间总，在10000之间，符合要求。2.6 斜管沉淀池 斜管沉淀池与网格絮凝池合建，分为3个系列，每个系列1组。每组处理水量。清水区上升流速为v=2.5mm/s，采用塑料片热压六边形蜂窝管，管厚0.4mm，边距d=30mm，水平倾角，颗粒沉降速度为0.35mm/s.清水区面积，其中斜管结构占用面积按3%计算，则实际清水区面积为配水均匀及与絮凝池合建，斜管区平面尺寸为22m12m，使进水区沿22m长一边布置。2.6.1 斜管长度管内流速斜管长度,考虑到管端紊流、积泥等因素，过渡区采用250mm，斜管总长，按1000mm计2.6.2 池子高度采用保护超高0.3m，清水区1.2m，布水区1.2m，穿孔排泥斗槽高0.8m，斜管高度，池子总高度 沉淀池进口采用穿孔花墙，絮凝池与沉淀池之间配水渠宽为1m，配水渠底面与沉淀池布水区底部高度一样，则配水渠深度为0.3+1.2+1.2+0.87=3.57m。穿孔墙上的孔洞流速，洞口的总面积，每个洞口尺寸定位20cm20cm，则洞口数为个，穿孔墙布于沉淀区以上部位，配水区1.2m范围内，孔分为4层，每层38个。2.6.3 集水系统 1）集水槽集水槽个数n=10个，集水槽中心间距，每个水槽中流量，池子超载系数为20%，则每个集水槽中的流量。槽宽，起点槽中水深为0.75b=0.24m，终点槽中水深为1.25b=0.3936m，为施工方便，槽中水深统一按0.4m算，即。集水方法采用90出水三角堰，堰上水头为，跌落高度为5cm，则集水槽总高度为2）集水渠集水渠宽1m，考虑到集水渠上部与沉淀池向平，集水渠深度和沉淀池一样，为4.37m。 3）三角堰计算每个三角堰流量三角堰个数个，取90个槽两边设置，一边45个三角堰。三角堰间距为11.6/45=0.25m，沿中间向两边排列。2.6.4 沉淀池排泥 采用穿孔排泥管，沿池宽方向设置6跟排泥管，排泥至集泥渠，集泥渠尺寸为，与絮凝池合用。管内雷诺数及沉淀时间 雷诺数 ，水力半径 t=20C时，管内流速沉淀时间 （介于4min8min之间，符合要求）2.7 普通快滤池 一个沉淀池对应一组滤池，则一组滤池总面积式中 Q设计水量 v设计滤速，这里设计滤速为 滤池每日工作时间，工作周期24h，冲洗周期12h 滤池每日冲洗后停用和排放初虑水时间，不考虑排放初虑水 滤池每日冲洗及操作时间，时间为6min 滤池总面积采用滤池数为6，布置成双行排列，每个滤池面积滤池长采用6m，宽采用6m，滤池实际面积为6*6=36m，实际滤速为，符合要求。当一座滤池检修时，其余滤池滤速。2.7.1 滤池高度 式中 承托层高度，0.4m 滤料层高度，0.7m 滤料上水深，1.7m 保护超高，0.3m 2.7.2 配水系统每个滤池干管水量式中 滤池面积， 冲洗强度，12L/（sm）干管水量采用管径=700mm干管始端流速配水支管数式中 L滤池长度 a支管中心间距，0.25m 跟每根支管入口流量支管始端流速式中 支管管径，为90mm2.7.3 孔眼布置支管孔眼总面积与快滤池面积之比K采用0.25%孔眼总面积孔眼直径采用，每个孔眼面积孔眼总数个，取1152个每根支管上孔眼数个支管孔眼布置设两排，与垂线成45夹角向下交错排列每根支管长度每排孔眼中心距孔眼水头损失支管壁后采用，流量系数为（孔眼直径与壁厚比为2）水头损失复算配水系统支管长度与直径之比不大于60，则孔眼总面积 与支管总横截面积之比小于0.5，则2.7.4 洗砂排水槽洗砂排水槽中心距，采用排水槽根数根排水槽长度每槽排水量采用三角形标准断面，槽中流速图4 三角断面槽断面模数,取0.25m排水槽底厚度，采用砂层最大膨胀率砂层厚度洗砂排水槽顶距砂面高度洗砂排水槽总面积洗砂排水槽宽为排水槽总面积与滤池面积之比一般小于25%则，符合要求。2.7.5 滤池反冲洗单个滤池反冲洗用水量式中 W单个滤池的反冲洗（m3）； t单个滤池的反冲时间（s），设计中t=6min，q=12L/(sm2) 高位水箱容积按单个滤池用水量的1.5倍考虑承托层水头损失式中 承托层高度，取0.4m q冲洗强度则冲洗时滤层水头损失式中 冲洗时滤层的水头损失（m）； 滤层的密度（kg/m3），石英砂的密度一般采用2650 kg/m3； 水的密度（kg/m3），=1000 kg/m3； m0滤料未膨胀钱的孔隙率，取m0=0.41； H2滤料未膨胀前的厚度（m），取H2=